Цифровой термометр Советский патент 1979 года по МПК G01K7/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР

.1 Изобретение относится к области температурных измерений Известен цифровой термометр, содержащий преобразователь температур с частотным выходом, генератор опор ной частоты, смеситель, схему управ ления и систему индикации, принцип действия которого заключается в под счете числа импульсов, поступающих от преобразователя температуры за опорный интервал времени 1 , Недостатком этого термометра является невозможность измерения температуры от датчиков с нулевой частотой при 0°С, Из известных термометров наиболе близким по технической сущности является цифровой термометр, сод ержа1ций термопреобразователь с частот ным выходом, соединенный со входом ключа, генератор опорной частоты, соединенный с делителем частоты, блок управления вход которого соединен с выходом старшего разряда делителя частоты, а выходы соедин ны соответственно с управляющим вхо дом ключа, генератором опорной част ты и входами установки нуля делителя частоты, и блок индикации 2. Недостатком устройства является низкая точность измерения, узкий диапазон измеряемых температур, а также низкое быстродействие. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение динамического диапазона. Цель достигается тем, что в цифровой термометр введены сумматор,. тактирующий блок и схема преобразования кодов, входы которой соединены с выходами делителя частоты, а выходы соединены с сумматором и входом тактирующего блока, причем вход блока индикации соединен с выходом сумматора, входы которого соединены с блоком управления и через тактирующий блок с выходом ключа. На чертеже представлена блоксхема предлагаемого термометра. Устройство содержит пьезокварцевьтй термопреобразователь 1 с частотны 5 выходом, который через ключ 2 и тактирующий блок 3 подключен к управляющему входу сумматора 4, ко входам которого подк.гаочены выходы преобразователя кодов 5, служащего для преобразования прямого кода в обратный по сигналам старшего

разряда делителя опорной частоты. К входам преобразователя 5 подключены выходы старших к+1 - п-1 разрядов делителя 6 опорной частоты. Самый старший п-й разряд делителя опорной частоты служит для управления раббтой преобразователя 5, К входу делителя 6 подключен генератор 7 опорной частоты, выход к-го разряда делителя 6 - к другому входу тактирующего блока 3. К входу схемы 8 управления подключен старший п-и разряд делителя б опорной частоты. Первый выход схемы 8 управления подключен ко входам Установ- . ки в О сумматора 4, делителя б опорной частоты, а второй выход - к входам генератора 7 опорной частоты и ключа 2. Выходы сумматора 4 подключены ко входам стробоскопического блока 9 индикации.

Устройство работает следующим образом.

При измерении температуры схема управления включает генератор 7 и открывает ключ 2, Импульсы с выхода термопреобразователя 1 через ключ 2 поступают на вход тактирующего устройства, которое запрещает одновременное поступление импульсов с выхода ключа 2 на вход Перенос сумматора 4, и импульсов с выхода к-го разряда делителяб опорной частоты в к+1 разряд. На выходе преобразователя 5 во время работы цифрового термометра формируется определенная последовательность чисел. Импульсы с выхода тактирующего устройства 3 вызывают перенос чисел с выходов преобразователя 5 в сумматор 4, в котором они суммируются.

Формирование чисел на выходе преобразователя 5 осуществляется следующим образом. Частота F следования импульсов генератора 7 делится младшими разрядами делителя б до величины Fj, Каждый импульс с выхода к-го разряда делителя 6 вызывает Jyвeличeниe числа на входах преобразователя 5 на . При этом число, подаваемое с выходов преобразователя 5 на входы сумматора 4, также увеличивается на . Последовательность формируемых чисел соответственно равна l,2|i,,.M. После установки в i старшего п-го разряда делителя б на управляющем входе преобразователя 5 сигна/х меО

, после чего

няется с

на

каждый импульс, поступающий с выхода к-го разряда делителя б :на вход старших разрядов делителя, вызывает

числа, подаваеуменьшение на

мого с выходов преобразователя 5 на входы сумматора 4. При этом последовательность формируемых чисел соответственно равна М-1, М-2, ... , 1.

Если обозначить число ступеней увеличения состояния старших разрядов делителя б через М, то цикл измерения Tj, состоит из 2М ступеней одинаковой длительности

D

Ти

Т

F. F

Vk

где FJJ- частота следования импульсов с выхода к-го разряда делителя 6, F - частота генератора 7, D - коэффициенг делителя младших к-разрядов делителя б.

Число, поступающее-в сумматор за время одного цикла измерения температуры, равно,

(H,

где частота термопреобразователя. , В известном цифровом термометре число импульсов, поступающих на счетчик результата за время измерения Тц, равно N Т„.

При изменении температуры на величину, соответствующую порогу чувствительности термометра, число, поступающее в блок инд: ткации, должно измениться на единицу, С учетом этого при равенстве интервалов

времени измерения точность описываемого цифрового термометра увеличивается по сравнению с известным термометром в (М+1)/2 раз.

При этом происходит расширение динамического диапазона цифрового термометра.

Если чувствительности цифровых термометров установить равными,- то в (М+1)/2 раз увеличивается быстро-. 0 действие.

Для эффективной работы цифрового термометра необходимо, чтобы величина Т была больше минимального пери5 опа входного сигнала, что достигается выбором термопреобраэователя с достаточно высокой начальной час тотой Fg,

Введение в цифровой термометр 0 новых элементов - сумматора, преобразователя кодов, тактирующего блока, позволяет повысить точность измерений температуры, расширить динамический диапазон цифрового термометра, повысить его быстродействие.

Формула изобретения

Цифровой термометр, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, соединенный со входом ключа, генератор опорной частоты, соединенный с делителем частоты, блок управления, вход которого соединен с выходом старшего разряда делителя частоты, а выходы соединены

соответственно с управляющим входом ключа, генератором опорной частоты и входом установки нуля делителя частоты, блок индикации,.о т л и чающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения динамического диапазона, в него введены сумматор, тактирующи блок и схема преобразования кодов, входы которой соединены с выходами делителя частоты, а выход соединен с сумматором, причем вход блока индикации соединен с выходом суммато;... /f Kff...

ра, входы которого соединены с блоком управления и через тактирующий блок с выходом ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

/7-7 П